Problema resuelto de Química: Cinética químicaSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2018 · Junio · Opción A

a) Velocidad de desaparición del CO y del $\text{NO}_2$

La velocidad de reacción se define dividiendo la variación de cada concentración entre su coeficiente estequiométrico:$$v = -\frac{d[\text{CO}]}{dt} = -\frac{d[\text{NO}_2]}{dt} = \frac{d[\text{CO}_2]}{dt} = \frac{d[\text{NO}]}{dt}$$Como los dos reactivos tienen coeficiente 1, por cada molécula de CO que reacciona desaparece una de $\text{NO}_2$: sus velocidades de desaparición son iguales. Que el CO no aparezca en la ley de velocidad no cambia esto; solo indica que la velocidad no depende de su concentración. Verdadera.

b) Dependencia de $k$ con la temperatura

Según la ecuación de Arrhenius,$$k = A\, e^{-E_a/(RT)}$$la constante de velocidad aumenta con la temperatura, porque al calentar crece la fracción de moléculas con energía suficiente para superar la energía de activación. Esto vale para todas las reacciones, también las que transcurren en fase gaseosa. Falsa.

c) Orden total

El orden total es la suma de los exponentes de la ley de velocidad, no de los coeficientes de la ecuación. En $v = k\,[\text{NO}_2]^2$ el orden respecto al $\text{NO}_2$ es 2 y respecto al CO es 0, así que el orden total es $2 + 0 = 2$. Falsa.

d) Unidades de $k$

Despejamos $k$ de la ley de velocidad, con $v$ en mol·L⁻¹·s⁻¹ y las concentraciones en mol·L⁻¹:$$k = \frac{v}{[\text{NO}_2]^2} \quad\Rightarrow\quad [k] = \frac{\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\text{}\cdot\text{s}^{-1}}{(\text{mol}\cdot\text{L}^{-1})^2} = \text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\text{}\cdot\text{s}^{-1}$$Son las unidades de una constante de una reacción de orden 2. Verdadera.